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更年期女性帕金森病动物模型的建立与评价

2022-05-15 来源:小侦探旅游网
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第l5卷第2期 2008年4月 莆田学院学报 中图分类号:Q426;R742.5 VO1.15 No.2 Journal of Put ian University Apr.2008 文章编号:1672-4143(2008)02.0045.04 文献标识码:A 更年期女性帕金森病动物模型的建立与评价 刘黎星,叶维建 (莆田学院基础医学部人体解剖学教研室,福建莆田351100) 摘 要:通过建立去卵巢帕金森病小鼠模型,应用免疫组织化学染色、逆转录.聚合酶链式反应及高效液相色 谱法等多项技术对小鼠黑质多巴胺神经元数目、基因表达水平及纹状体多巴胺及其代谢物含量进行考察并评 价。实验结果表明模型组小鼠上述检测指标较对照组均明显减少(P<O.01)。发现本模型具有更年期女性帕金森 病的基本的病理特点,可应用于临床研究。 ‘ 关键词:更年期;帕金森病;MPTP;雌激素;动物模型 The Animal Model’S Establishment and Evaluation of the Parkinson’S Disease in Climacteric W0men LIU Li—xing,YE Wei-jian (General Medicine Department,Putian University,Putian Fujian 35 1 1 00,China) Abstract:By the establishment of ovariectomized mice of Parkinson’S disease,then using immuohistochemis时 (ICe)method、semi-quantitive reverse transcriptase-polymerase chain reaction fRT—PCR)and high performance liquid chromatography—electrical chemical detection(HPLC—ECD),we check the numbers of DA neurons and the level of gene expression in the SN,the contents of DA and its metabolites in the Str.The resulst imply hatt this model has the pathobiology feature of the parkinson’S disease in climacteric women.All this resuls tcould provide experimental evidence for the clinical application of this PD mode1. Key words:climacteric peirod;Parkinson’S disease;MPTP;estrogen;animal model 帕金森病(Parkinson’S disease,PD)是一种常 见的中枢神经系统退行性疾病,由于严重危害老 年人的身体健康,影响生活质量。已成为国际急待 攻克病因及治疗的老年性疾病,并列为我国“九 五”攻关项目的四种老年病之一。其病理改变主要 是中脑黑质(substantia nigra,SN)致密带(SNC)多 疗(estrogen replacement therapy,ERT)可以缓解 更年期妇女PD患者早期的运动障碍,并可降低 PD的发病率。然而,长期应用ERT会增加乳腺 癌、子宫内膜癌及中风等的发病率,ERT的副作用 限制了其在临床的长期应用。因此开发雌激素替 代品成为当前研究的热点。而对这类药物开发研 巴胺(dopamine,DA)能神经元死亡。 大量的流行病学研究表明:PD的发病率具有 明显的性别差异,男性高于女 ”。更年期妇女雌 激素水平下降会增加PD的发病率。雌激素替代治 收稿日期:2007—09—16 究的基础在于建立一种基本符合更年期女性PD 病理特点的动物模型。 本研究采用成年雌性C57BL小鼠,制备去卵 巢PD小鼠模型,应用免疫组织化学法检测中脑黑 基金项目:福建省科技厅资助省属高校项目(2007F5086) 作者简介:刘黎星(1974一),女,福建莆田人,讲师,硕士。 维普资讯 http://www.cqvip.com

莆 田 学 院质多巴胺神经元的数量,并应用逆转录一聚合酶 链式反应(RT—PCR)技术和高效液相色谱法 (HPLC)检测小鼠黑质THmRNA表达水平及纹状 学 报 2008年4月 (40x10)计数视野内阳性细胞数。每个视野数两 遍,取平均数作为该视野内的阳性细胞数,顺序为 自上而下,由左至右,不完全位于视野内的细胞不 计数。最后把各视野内的细胞数再取平均数。 体(Str)DA及其代谢产物释放量的改变。从而从 整体、细胞和基因等多个层次对更年期女性帕金 森病的这一动物模型作出评价。 1材料与方法 1.1 实验动物和药品 健康雌性C57BL小鼠36只,10—12周龄,体 重20 ̄2g.由北京维通利华动物实验中心提供。置 于室温19 ̄2℃.12:12小时昼夜循环光照条件下 生活,自由饮水、取食。动物于实验前适应实验室 环境一周。 MPrP、TH抗体、DA、DOPAC、HVA、DMSo 均为Sigma公司产品。 1.2实验动物造模与给药 成年健康雌鼠,随机分为正常组、OVX组、PD 模型组,每组12只,其中后两组动物以8 水合 氯醛腹腔注射麻醉后,行双侧卵巢摘除术 (ovariectomized,OVX),以去除内源性的雌激素。 OVX术后2周,给予模型组小鼠腹腔注射MPTP (30mg/kg)0.1mL,连续5d。于每次注射药物后均 观察小鼠行为变化。于末次注射MPTP 24h后将 各组动物再随机分为两组,每组各6只,其中一组 灌注固定,行TH免疫组化染色;另一组小鼠处死 后在冰上分离出纹状体和黑质。 1.3免疫组织化学法 小鼠深度麻醉后迅速开胸暴露心脏,经左心 室快速灌注生理盐水和4%多聚甲醛,断头取出全 脑,浸泡固定6h,再依次放入20%和30%的蔗糖 溶液中.待脑组织下沉后修整中脑组织块.以前囟 后2.5 mm开始进行冠状连续冰冻切片.片厚16 m,进行TH免疫组织化学染色。 切片的染色过程严格按ABC试剂盒说明书 操作,过程包括:抗原修复,非免疫血清封闭,抗体 孵育,DAB显色。一抗的工作浓度为1:3000.以 PBS缓冲液代替一抗作为阴性对照。 TH染色阳性的神经元计数方法:在SN密集 阳性细胞的中央部分取4个互不重叠的高倍视野 1.4半定量逆转录聚合酶链反应(RT—PCR) 小鼠断头取脑,分离黑质,提取总RNA经紫 外分光光度计定量后,参照试剂盒说明书建立20 L RT反应体系:取3 g总RNA加入MgCl2 5 mmol 4 L、10x逆转录反应缓冲液2 L,dNTP各 1 mmol 2 L,AMV逆转录酶15U 0.5 L,RNase Inhibitor 0.5p,L,Olig(dT)l5引物1 L,加无RNase 水至20 L,42℃反应1 h,99℃加热5min,然后 快速冷却到4℃。建立25 LPCR反应体系:在3 g RT产物中加入MgCl2 25mmol 1.5 L,10x逆转 录反应缓冲液2.5 L,dNTP各1 mmol 2 L,上下 游引物各1 L,TaqDNA聚合酶0.2 L,加无 RNase水至25 L。上游引物序列5’AAA ATC CAC CAC TTA GAG ACC3’;下游引物5’TAG CCA CAG TAC CGT TCC3’。执行以下程序:94℃ 5 min,28个循环(94℃30 s、52℃30 s、72℃l min),72℃10 min。以GAPDH为内参照,上游引 物为5’GAC CAC AGT CCA TGC CAT CAC3’.下 游引物为5’GCT GTT GAA GTC GCA 0GA GAC3’。9 L的PCR产物经含有0.5 ̄g/mL溴化 乙淀的2%琼脂糖凝胶电脉观察,并经100bp marker进行分析比较。PCR产物经数据分析装置 (Alphaimager 2200)观察影像并进行密度分析。 1.5 高效液相色谱电化学检测法(HPLC—ECD 法)测定Str内DA及其代谢产物的含量 应用高效液相色谱(HPLC)法进行Str内DA 及其代谢产物含量的测定。小鼠断头取脑,取出两 侧S打,称重,加入100 ̄L冰冷的样品预处理A液。 超声匀浆10 S后,冰浴静置1 h,取匀浆液在转速 12000r/min下离心20min;移出80 L上清液加入 样品预处理B液40 L涡旋混匀后第二次离心,取 上清液行HPLC分析。设定最大柱压为17237kPa (2500psi),流速为1.0mL/min。ECD设定电压 0.65V,每一样品检测30min每次进样20 L,根 据色谱峰面积从标准曲线上求出相应含量( mg 组织湿重)。样品预处理液:A液为0.4mol HC104: 维普资讯 http://www.cqvip.com

第2期 刘黎星,等:更年期女性帕金森病动物模型的建立与评价 47 4.6mL HC104用ddH2O稀释至200mL;B液为2O mmol柠檬酸钾(1.6g),300mM磷酸氢二钾(13.06 g),2mM EDTA・2Na(0.185 g)溶于250mLddH20 明RNA带完整,没有降解,可作为逆转录反应的 模板.并且以不同引物扩增出的片段长度与设计 的扩增片段长度相一致。用TH与GAPDH比值表 示TH基因的表达水平。 中。实验仪器为美国Waters公司600.717.2465高 效液相色谱仪。 1.6统计学处理 如表2、图1所示.模型组与正常对照组、 OVX组相比TH基因扩增产物明显减少(P< O.O1),差别具有高度的统计意义。 表2 MPTP所致PD模型小鼠SN内 TH基因表达的改变 实验结果以均数±标准误差(x±S.E.M.)表 示.应用SPSS11.0软件包进行单因素方差分析 (one.wayANOVA)。P<O.05表明结果有统计学 意义。 2结果 2.1 MPTP所致PD模型小鼠行为的改变 P<0.01,与正常组比较。 TH: A B C 模型组小鼠在MPTP注射后数分钟可出现阵 发性躯干震颤、竖毛、频繁的窜蹦及爬杆不能等短 467bp GAPDH: A B C 暂的行为反应,随后出现活动减少,随MPTP注射 次数增加上述表现愈加严重,但次日略见恢复。 2.2 MPTP所致PD模型小鼠SN内TH免疫阳 性神经元数目的改变 340bp 图中:A为正常组;B为OVX组;C为模型组 图1小鼠SN内TH cDNA扩增产物电泳 应用免疫组织化学技术.观察SN内TH免疫 阳性神经元数目的变化。结果显示正常对照组及 OVX组SNC中TH免疫阳性细胞数量较多,神经 元突起较多,呈多角形,而相比之下模型组SNC 中TH免疫阳性细胞数量明显减少,突起较少,差 异有高度显著性(P<O.01)。见表1。 表1 MPTP所致PD模型小鼠SN区TH 免疫阳性神经元数量的改变 2.4 MPTP所致PD模型小鼠纹状体DA及其代 谢产物含量的改变 如表3所示,MPTP模型组DA及其代谢产物 DOPAC、HVA的含量与正常对照组相比下降显著 (P<O.01)。 3讨论 自从1817年英国医师James B.Parkinson首 次报道了他称之为震颤麻痹的神经系统疾病以 后,世界各地虽对该病多有报道,但对其病因,发 P<0.01,与正常组比较。. 病机理等知之甚少。直到19世纪5O年代,Carlson 等发现啮齿类动物在给予腹腔内注射利血平后, 2.3 MPTP所致PD模型小鼠黑质THmRNA表 达的改变 表现出了类似人类PD的症状。这是有报道的最早 的PD动物模型。虽然这项发现极大地促进了人们 对于PD的认识,但是该模型不同个体间差别较 提取的RNA在甲醛变性凝胶电泳上可以清 晰看到28s和18s两条带,其亮度之比为2:1,表 表3 MPTP PD模型小鼠Str区DA及其代谢产物 含量的改变(脑组织湿重ng/mg) P<0.01,与正常组比较。 维普资讯 http://www.cqvip.com

莆 田 学 院学 报 2008年4月 大,而且其病理改变与人类PD大不相同圆。所以, 人们开始致力于制作更好的PD动物模型的研究。 1968年Ungerstedt等人首先报道利用6.羟基多 巴胺(6-Hydroxydopamine,6-OHDA)制作成功PD 动物模型【31。Bums等在1983年首次报道了利用 MPTP制成的非人灵长类动物PD模型【4】。MPTP 是一种神经毒素,具有致幻作用。MPTP选择性地 损伤SN DA能神经元,由它引起的神经化学、动 物行为和组织病理学等改变都与人类的PD症状 类似。到目前为止,MPTP制备的PD模型被公认 是最好的(Schmidt and Ferger 2001),从而为PD 的研究提供了一个良好的平台。 近年来,大量的流行病学研究表明PD的发 病率具有明显的性别差异【”。虽然其原因尚不清 楚,但雌激素水平及其受体表达与黑质纹状体 DA能神经元退行性变密切相关。雌激素可在垂 体、下丘脑、中脑边缘系统和黑质一纹状体等水平 影响DA能神经递质系统的功能【 。临床资料显 示更年期女性雌激素水平下降会增加PD的发病 率.而PD女性患者在疾病早期应用雌激素替代 疗法,病情可明显减轻。有研究表明,雌激素缺失 30天即可导致黑质DA能神经元数目减少30% 以上【 。本室先前的研究也表明内源性雌激素可对 抗MP'I ̄对多巴胺神经元的损害,故本实验根据 上述特点首先对健康雌性动物施行双侧去卵巢的 手术。以去除内源性雌激素的影响,模拟更年期的 生活状态,再利用MPTP腹腔注射以建立更年期 雌性PD动物模型。MP'I ̄为强脂溶性化合物,极 易透过血脑屏障,其经过两步生物转化后形成它 的代谢产物1.甲基-4.苯吡啶离子 (1-methy1.4-phenylpyridinium,MPP+)具有很强的 神经毒性作用,可抑制DA合成的限速酶.酪氨 酸羟化酶(tyrosinehydroxylase,TH)的活性而减少 多巴胺的合成,并且通过耗能的主动转运方式进 入线粒体。与线粒体呼吸链的复合物I结合,阻断 线粒体电子传递系统。通过耗竭ATP从而导致能 量代谢障碍,自由基的生成增加,氧化应激及线 粒体功能的损伤最终会导致小鼠黑质多巴胺神 经元凋亡。如同我们在实验中所观察到:免疫组 化和RT.PCR的结果显示小鼠黑质TH免疫阳性 DA能神经元数目及THmRNA表达水平在腹腔 注射MPTP后显著降低.而且HPLC的结果也表 明模型组纹状体的DA及其代谢产物含量也显著 降低。 研究结果表明本模型具有更年期PD女性所 具有的黑质多巴胺神经元脱失,中枢神经递质多 巴胺及其代谢产物分泌量下降,相关基因表达下 调等病理特征,可为临床雌激素类药物的开发研 制及帕金森病的防治工作奠定坚实的实验基础, 提供可靠的实验依据。 参考文献: 【1】Sawada H,Shimohama S.Estrogens and Parkinson Disease: novel approach for neuroprotection【J】. Endocirne,2003,2l(5):77—79. 【2】Maneuf Y P,Duty S,Hille C J,et a1.Modulation of GABA transmission by diazoxideand cromakalim in the globus pllidus, implications for the treatment of Parkinson’S disease【J】.Exp Neurol,1996,139(1):12- l6. 【3】Ungerstedt U.6-Hudroxydoparnine induced degeneration of central monoamine neurons[J].Eur J Pharmc,1 968, 5(1):107一l10. 【4】Bums R S,Chiueh C C,Markey S P,et a1.A Primate model of Parkinsonism: selective destruction of dopaminergic neurons in the pars compacts of the substantia nigra by MPTP【J】.Proc Natl Acad Sci USA,l983,80(14):4546--4550. 【5】Miller D B,Ali S F,0’CaHaghan J P,et a1.The impact of gender and estrogen on striatal dopamine neurotoxicity【J】.Ann NY Acad Sci,1998,844(7): l53一l56. 【6】Dluzen D E,Disshon K A,McdermoR J L.Estrogen as a modulator of striatal dopaminergic neurotoxicity 【J】.Eds,1998,55(2):149-192. 【7】Leranth C,Roth R H,Elsworth J D,et a1.Esrtogen is essential for maintaining nigrostriatal dopamine neurons ni primates: implications for Parkinsoffs disease and memory[J].Neruosci,2000,20(9):8604—8609. [责任编辑林锋】 

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